年产5000吨甘油生产工艺初步设计
速发展，市场对于甘油的需求也逐渐增加。但是在中国以前的甘油生产中，主要靠天然法来生产甘油，但这种方法的甘油产量低，纯度低，因此远远不能满足甘油的市场需求，中国每年都需进口数量可观的甘油以满足国内市场需求。见表1.1
表1.1 2003～2006年间中国甘油进口量（单位：吨）
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1.2设计的目的和意义
1.2.1设计的目的
生产甘油以满足日益增长的市场需求同时获得很好的经济收益。 1.2.2设计的意义
（1）满足各行各业产品需求。
（2）可以长远解决公司的生存问题，并且为当地提供更多的就业机会，促进区域经济的发展。
（3）做到了真正意义上的绿色产业。
（4）有利于国家产业结构的调整，保持国民经济的可持续发展。
1.3项目设计依据和原则
1.3.1设计依据
海南大学2012年化工工艺课程设计课题《年产5000吨甘油生产工艺流程设计》任务书，见附件。 1.3.2设计原则
（1）按技术先进、成熟可靠、经济合理的原则对技术方案进行论证，以确定最佳方案；
（2）尽可能采用节能工艺和高效设备，充分发挥规模效应，降低能耗、物耗和生产成本，提高项目的经济效益和社会效益；
（3）主体工程与环境保护、劳动安全和工业卫生同时考虑，以减少“三废”排放，加强废渣治理，确保安全生产，消除并尽可能减小工厂生产对化境的不良
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影响和对工厂职工以及周边地区居民健康的危害。
1.4设计范围
本设计的主要内容： （1）生产方案选择 （2）工艺流程设计与论证 （3）工艺原理与操作条件说明
（4）工艺计算——物料衡算与热量衡算 （5）生产主要设备设计计算与选型 （6）生产车间设备配置与布置设计 （7）编写项目设计说明书 （8）工程设计绘图
①带控制点的工艺流程图
②车间布置平面、立面图、工厂总体平面布置图（可略）
设计重点：工艺流程设计与论证、工艺原理说明和工艺计算
1.5甲醇生产能力及产品质量标准
1.5.1生产能力
年产5000吨甘油，年工作日为300天，全天候连续生产。 1.5.2产品质量标准
本产品为精甘油，质量规格为一等品，执行国家《GB13206-91》标准，具体指标见下表2。
表1.2 中华人民共和国甘油国家标准《GB13206-91》 指标名称 外观 ≤ 气味 ≥ 色泽，Hazen ≥ 甘油含量，% ≥ 密度（20），g/ml ≥ 氯化物含量（以cl计），% ≤ 硫酸化灰分，% ≤ 酸度或碱度，mmol/100g ≤ 皂化当量，mmol/100g ≤
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指标 优等品 一等品 透明无悬乳物 无异味 20 98.5 1.2572 0.001 0.01 0.064 0.64 30 98.0 1.2559 0.01 0.01 0.10 1.0 70 95.0 1.2481 - 0.05 0.30 3.0 二等品 年产5000吨甘油生产工艺初步设计
砷含量，（以As计），mg/kg ≤ 重金属含量（以Pb计），mg/kg ≤ 还原性物质 2 5 2 5 无沉淀或银镜 - - -
2.生产方案选择
2.1生产方法
甘油作为重要的有机化工原料，常用的制取方法有三种：一是从天然油脂皂化生产肥皂的副产品获得，还有少部分是从油脂水解的副产品中获得，即油脂皂化水解法；二是通丙烯氯化法、丙烯醛法、丙烯过乙酸氧化法合成甘油，即化学合成法；三是利用粮食资源料转化发酵制取甘油，即发酵法。化学合成法生产的称为合成甘油，以天然油脂为原料的方法和发酵法，所得甘油都称为天然甘油。目前天然甘油和合成甘油的产量几乎各占50%。 2.1.1以天然油脂为原料的生产 （1）皂化甘油（油脂皂化）
油脂皂化是油脂与碱液在一定条件下反应生成肥皂及甘油的过程,其反应方程式如下：
RCOOCH2RCOOCHRCOOCH2CH2OH+3NaOH3RCOONa+CHOHCH2OH
甘三酯 苛性钠 肥皂 甘油 皂化反应产物分成2 层：上层主要是含脂肪酸钠盐（肥皂）及少量甘油：下层是废碱液，为含有盐类、氢氧化钠的甘油稀溶液，一般含甘油质量分数9％～16％，无机盐质量分数8％～20％。 （2）油化甘油（油脂水解）
油化甘油是指油脂与过量水在一定条件下反应生成脂肪酸和甘油的过程。油脂水解的主产品是硬脂酸、油酸等油化产品，甘油是副产品。其理论上总反应方程式
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甘三酯 水
脂肪酸 甘油
由于油脂水解工艺多、操作条件差异大,所得的甜水浓度及杂质含量并不相同,甘油在甜水中的浓度约为12% ~18%,其中较为现代的高温高压连续逆流水解法因不使用催化剂,仅利用高压蒸汽促使油脂水解,所得的甜水质量好,可进一步加工成高品质甘油。 （3）油脂醇解
COOCH2RCOOCH2+CH2OH+3HR'COOCHR'COOCH2O)在一定条件下反应生成脂肪酸油脂醇解是指油脂与过量低碳链醇(如甲醇
CHOH酯和甘油的过程,反应方程式如下:
R\2R\2CH2OH
甘三酯 甲醇 脂肪酸甲酯 甘油 在此反应过程中,每生产1Kg脂肪酸甲酯,约产生0·1Kg左右的甘油,迅速升温的生物柴油(即脂肪酸甲酯)投资热使得以其副产品为来源的甘油受到重视。 COOCH2CH2OH无论是制皂废液，还是油脂水解得到的甘油水所含的甘油量都不高（质量分
+数10%左右），而且都含有各种杂质。所以，需要净化、浓缩的过程先得到粗甘CatalystRCOOCH+3CH3OHNaOCH33RCOOCHCHOH油，然后将粗甘油进行蒸馏，脱色、脱臭的精制过程才能得到天然甘油。[3]
RCOOCH2CH2OH2.1.2合成甘油的生产
从丙烯合成甘油的多种途径可归纳为2 大类，即氯化和氧化。现在工业上仍在使用丙烯氯化法及丙烯过乙酸氧化法。 （1）丙烯醛法
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首先，丙烯气相氧化合成丙烯醛，然后丙烯醛用异丙醇还原合成合成丙烯醇；最后丙烯醇过氧化氢羟基化合成甘油。过氧化氢则用异丙醇氧化制得。
H2CHCH3+O2CH2CHCHO
+H2O该法生产的甘油产品质量较高，原料消耗低，但流程长。国内尚无此类生产装置。
(2)丙烯过乙酸氧化法
CH2CHCHO+OCH3CHOH2H2CHCH2OH+CH3CCH3丙烯与过乙酸作用合成环氧丙烷，环氧丙烷发生异构化为烯丙醇，然后在过乙酸氧化下生成环氧丙醇(即缩水甘油)，水解生成甘油。或者烯丙醇在双氧水氧化下直接生成甘油。
过乙酸的生产不需要催化剂，乙醛与氧气气相氧化，在常压、150-160℃、接触时间24s的条件下，乙醛转化率11%，过乙酸选择性83%。
上述后2步反应在特殊结构的反应精馏塔中连续进行。原料烯丙醇和含有过乙酸的乙酸乙酯溶液送人塔后，塔釜控制在60-70 ℃，13-20KPa。塔顶蒸出乙
CH2OH采用过乙酸酸乙酯溶剂和水，塔釜得到甘油水溶液。此法选择性和收率均较高，
为氧化剂，可不用催化剂，反应速度较快，简化了流程。生产每吨甘油消耗烯丙醇1.001 t，过乙酸1.184t，副产乙酸0.974t。
H2CHCH2OH+H2O2CHOH此法选择性和收率均较高，采用过醋酸为氧化剂，可不用催化剂，反应速度
CH2OH快，流程简单，操作容易，收率大于98%，废水、废气容易处理。日本达依赛尔公司于1970年实现其工业化生产，但工业化生产时间较短,仅十余年历史，工艺技术不够成熟。 （3）环氧氯丙烷法
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